CC BY
8
почти 1 км. Она имеет ширину до 500 м и состоит из деревьев различных лиственных пород высотой 10—12 м при полноте насаждения 0,7— 0,8- Заметного влияния газов на деревья не обнаружено. Непосредственно за зеленой полосой расположены новые городские кварталы. Отбор проб воздуха производился аспирационным методом. Окислы азота поглощались дважды перегнанной водой, затем определялись с помощью реактива Грисса. Всего было взято 53 пробы воздуха в прохладную' (температура воздуха 7—14°) и сырую погоду при скорости ветра от 0,5 до 3,5 м/сек. Исследование атмосферного воздуха производилось до зеленой защитной полосы и за нею, а также для сравнения на таких же расстояниях вне озелененной зоны. На рисунке хорошо видно, насколько уменьшается концентрация окислов азота в зависимости от озеленения санитарно-защитной зоны. Если на расстоянии 1 000 м от завода в исходных точках количество окислов азога в воздухе почти одинаково (0,23 и' 0.22 мг/м3), то на расстоянии 1 500 м картина Существенно меняется: вне зеленой полосы количество окислов азота снижается только до 0,13 мг/м3, при наличии зеленой защитной полосы на таком же расстоянии это снижение достигает 0,07 мг/м3. Если принять содержание окислов азота в атмосферном воздухе б исходной точке (до зеленой защитной полосы) за 100%, то концентрация окислов азота на расстоянии 500 м от исходной течки при отсутствии озеленения защитной зоны уменьшается почти вдвое. При прочих равных условиях, но при озеленении защитной полосы количество окислов азота в атмосферном воздухе снижается уже в 3 раза. .
В заключение следует отметить, что одновременно с исследованием атмосферного воздуха и обследованием санитарно-защитных зон был произведен выборочный опрос населения о вредном влиянии пыли, дыма и газов.
Результаты опроса населения находятся в полном соответствии с результатами инструментально-лабораторных исследований загрязнения атмосферного воздуха и также указывают на довольно значительную пыле- и газозадерживающую роль зеленых санитарно-защитных полос.
Вывод
Исследования атмосферного воздуха вокруг предприятий химической и металлургической промышленности показали ясно выраженную задерживающую способность зеленых насаждений в отношении пыли, сернистого газа, сероводорода и окислов азота. Поэтому при создании сани-тарно-защитных зен во всех случаях необходимо предусматривать и осуществлять полное их озеленение.
Ъ Ъ
М. К. Маркаряв
Роль органических соединений в хлорировании воды
Работами ряда авторов, преимущественно проф. Г. В. Хлопина и его сотрудников (Соловьев, Красовская-Колосова, Виноградов-Волжинский, Васильева, Горовиц-Власова, Яковенко и др.) выяснена роль органических веществ в хлорировании воды: органические зещества растительного происхождения (углеводы) поглощают мало хлора, животного происхождения (белки и продукты их распада)—много. Эта закономерность, установленная в столь обшей форме, в настоящее время не может признаваться достоверной, поскольку в работах того периода гае было представлений о различной хлорирующей способности газообразного хлора и
хлорной извести. Даже в работах последних лет обычно этот вопрос обходится молчанием. Между тем, как будет видно из нашей работы, являющейся продолжением исследований проф. Г. В. Хлопина и его сотрудников, характер хлорного препарата может сильно изменять направление реакций, а потому учет свойств хлора должен быть признан обязательным. Что же касается окислительного действия хлора, то оно в настоящее время представляется следующим образом.
Согласно современной электронной теории строения атомов, атом электронейтрального хлора, находясь в 7-й группе периодической системы Д. И Менделеева, имеет во внешней оболочке 7 электронов. При добавлении хлора к воде его молекула претерпевает следующие изменения, один атом молекулы окисляет второй, приобретая от него один электрон, превращаясь в инактивчый хлор-ион с 8 электронами и обладая отрицательным электрйческим зарядом (HCl). Второй же атом, отдав первому один свой электрон, превращается в активную хлорноватистую кислоту (НСЮ) с 6 электронами с положительным зарядом электричества.
При обычно применяемых в практике водоснабжения концентрациях хлора гидролиз его протекает полностью и очень быстро, так что в водных растворах молекулярный хлор (СЬ) обычно отсутствует.
Окислительное действие хлорноватистой кислоты проявляется в присоединении двух электронов (и двух атомов водорода) с образованием соляной кислоты:
НСЮ + 21 + 2HiiH20 + HCl.
Хлорноватистая кислота подвергается диссоциации (константа диссоциации К = 7.10 -8 при 20°) по схеме НСЮ ^Н + +СЮ 1 (гипохлорит-ион). В гипохлорит-ионе хлор, аналогично хлорноватистой кислоте, обладает положительным электрическим зарядом с 6 электронами, а потому и оказывает окислительное действие, присоединяя 2 электрона (и 2 водорода). Однако окислительная активность гипохлорит-иона уступает активности хлорноватистой кислоты, а последняя — активности молекуляр: ного хлора (Шилов). /
Степень диссоциации хлорноватистой кислоты, как видно из приведенной схемы, тесно связана с концентрацией водородных ионов: чем концентрация больше, тем диссоциация меньше и наоборот. Точное соотношение между pH и процентным содержанием хлорноватистой кислоты и гипохлорит-иона видно из следующих данных.
РН 4 5 6 7 8 9 10 11
НСЮ (в о/о) . . . 100 99,7 96,8 75,2 23,3 2,9 0,3 0,03
СЮ' (в "/о) • • . — 0,3 3,2 24,8 66,7 97,1 99,7 9^,97
Следовательно, в то время как при рН = 6 сохраняется 96,8% высокоактивной хлорноватистой кислоты, при рН = 7 ее остается только 75,2%, а при рН=8 — даже 23,3% и т. д. Таким образом, из этой таблицы следует весьма важный вывод: чем ниже рН воды, тем больше активной хлорноватистой кислоты и сильнее бактерицидный эффект. Иначе говоря, при прочих равных условиях меньше требуется хлора для вод с низким рН, а при одинаковых концентрациях хлора эффект его сильнее в кислых водах. На рН воды оказывает свое влияние характер хлорного препарата, газообразный хлор снижает рН воды, а хлорная известь — повышает Отсюда следует, что применение газообразного хлора предпочтительнее, при прочих равных условиях его требуется меньше, а эффект сильнее.
При воздействии света хлорноватистая кислота подвергается необратимому процеосу разложения с образованием соляной и хлорноватой кислот с выделением свободного кислорода.
5НСЮ 4НС1 + НСЮ, -4- 02.
Поэтому при хранении хлорированной воды на свету постепенно происходит потеря хлора; хлорноватая кислота производит окислительное действие по схеме:
НСЮ3 + 61 + 6Н -»- НС1 + ЗН20.
Из приведенного следует, что так называемый активный хлор представляет собой хлорноватистую кислоту и гипохлорит-ион в различных соотношениях в зависимости от рН воды, а при воздействии света в состав активного хлора входит и хлорноватая кислота.
Изложенный химизм поведения хлора в воде усложняется при наличии минеральных и органических аммиачных соединений. В присутствии аммиачных соединений образуются, как известно, хлорамины:
1^Н3 + НСЮ ^ НС1 + N Н2С1.
МНХ1+ НСЮ^ НС1 + 1МНС12.
1^НС12 + НСЮ НС1 + ЫС13.
Вследствие обратимости реакций в растворе хлораминов имеется хлорноватистая кислота, благодаря чему хлорамины отличаются известной бактерицидной и окислительной активностью. Бактерицидная активность хлораминов слабее хлорноватистой кислоты и гипохлорит-иона, а потому, хотя хлорамины и относятся к категории активного хлора, однако в отличие от хлорноватистой кислоты и гипохлорит-иона содержат так называемый хлораминный хлор. Таким образом, при наличии в воде аммиачных соединений, наряду со свободным активным хлором, в растворе будет наблюдаться активный хлораминный хлор.
Количество типов хлорамина — монохлорамин МН ,С1 или дихлор-амин — ЫНС1_, зависит от рН воды: при низких рН образуется больше ди-хлорамина, при высоких — больше моадэхлорамина. При больших количествах хлорноватистой кислоты монохлорамин окисляется (разрушается) с образованием соляной кислоты и свободного азота: 2ЫНгС1 + НСЮ -> Ы2 + 1НС1 + НО.
При низких рН требуется значительно больше хлорноватистой кислоты и более длительный период воздействия для разрушения хлорамина. Отмеченные особенности резко отличают хлор от других окислителей, как перманганат калия, озон, перекись водорода, соли иод-серной кислоты. В то время как эти последние лишь окисляют аммиак, не создавая никаких продуктов, имеющих бактерицидное значение, хлор образует хлорамины, отличающиеся бактерицидной активностью. В этом проявляется еще одно преимущество хлора, чем отчасти объясняется бактерицидность малых концентраций хлора. „
При наличии в водэ органических азотистых соединений создаются с хлором еще более сложные отношения. Так, в присутствии мочевины образуются следующие хлорпроизводные, отличающиеся бактерицидной и окислительной активностью, как это следует из реакций:
/ЫНС1
СО -|-НСЮ^СО +н2о хын2
мна ^ына
и со + нею ^ со + н2о
Ч1^Н2 4 NN04
Подобным образом протекает реакция в нейтральной и слабокислой среде. В щелочной среде при избытке хлорноватистой кислоты дихлор-мочевина разрушается (окисляется) с образованием соляной кислоты и свободного азота.
МНС1
СО + НС10 С02 + N3 + ЗНС1
ЧШС1
Так как газообразный хлор несколько снижает рН, а хлорная известь повышает, то при обработке вод, содержащих .мочевину, хлорной известью хлормочевина будет разрушаться, а при обработке газообразным хлором — сохраняться. При определении остаточного хлора в первом случае его может не оказаться, тогда как во втором случае вследствие стойкости хлормочевины остаточного хлора будет очень много. Высокая активность хлора к мочевине приводит к тому, что в присутствии ее, независимо от содержания в воде других органических веществ, при обработке газообразным хлором обнаруживается много остаточного хлора, при обработке хлорной известью — весьма мало. Особенно рельефно обнаруживается эта закономерность при сравнительно длительном хлорировании и повторном определении остаточного хлора через промежутки, например, в '/г—1—2—3 и т. д. часа: ори обработке газообразным хлором остаточный хлор более или менее стабилен, при обработке хлорной известью — быстро снижается. В первом случае бактерицидный эффект хлора значительно сильнее.
Еще резче проявляется обнаруженная закономерность при хлорировании воды, содержащей креатинин, и в меньшей степени — при содержании мочевой кислоты и аммиака. Из-за этой особенности хлорирования азотистых соединений мочи (при инактивности гиппуровой кислоты к хлору) создается возможность обнаружения в воде мочи при разведении ее до 1 : 50 ООО. С этой целью одинаковые объемы воды хлорируются -параллельно газообразным хлором 'VI хлорной известью. В присутствии мочи остаточный хлор, последовательно определяемый через '/2—1—2—3 часа, будет сохраняться в пробах с газообразным хлором и резко уменьшаться в пробах с хлорной известью. Естественно, что чем сильнее разведение мочи, тем меньшие концентрации хлора должны быть применены.
Дальнейшие исследования показали, что аналогично азотистым соединениям мочи двойственную хлорируемость обнаруживают аминокислоты, особенно резко такие, как гистидин, триптофан, тирозин, аснарагино-вая кислота, лейцин, аспарагин. Вполне возможно, что в основе различной хлорируемости органических азотистых .соединений лежит более общий механизм — влияние рН среды. По крайней мере, в некоторых наших опытах было отмечено, что в щелочной среде газообразный хлор реагирует аналогично хлорной извести.
В овете этих данных становится понятной односторонность оценки хлорируемости воды посредством лишь газообразного хлора, как это предусматривает ГОСТ 2915-45. Если же хлорирование производится хлорной известью, то показания хлорируемости по ГОСТ могут оказаться иными.
При отсутствии органических азотистых соединений результаты определения хлорируемости и остаточного хлора не будут отличаться между собою, независимо от характера хлорного препарата, как это наблюдалось, например, при хлорировании дестиллированной воды или водопроводной воды. Такие органические соединения, как углеводы (крахмал, декстрин, глюкоза, сахароза, мальтоза), предельные жирные кислоты (пальмитиновая, стеариновая), оказались инактивными к хлору, независимо от его характера.
Полученные данные .позволяют ближе подойти к методике определения органических азотистых соединений как веществ, сигнализирующих о возможной эпидемиологической опасности. Результаты многочисленных работ, установивших хорошую окисляемость углеводов и плохую— белков и продуктов их распада, наряду с различной их хлорпогло-щаемостью, оказ-ались недостаточными для решения вопроса.
Не были достигнуты положительные результаты определением отношений величин хлорпоглощаемости к окисляемости (Джибсон и др.), удельной окисляемости (Кононов), бромного числа (Чирков), отношения биохимического потребления кислорода (БПК®) к окисляемости (Скопин-цев) и др.
Нам удалось как на чистых препаратах органических азотистых соединений, так и на образцах сточной воды обнаружить общую закономерность хлорпоглощения этих соединений: при обработке газообразным хлором создается много остаточного довольно устойчивого активного хлора, при обработке хлорной известью—¡мало остаточного хлора и при этом неустойчивого. Методика определений, применявшаяся нами, заключается в следующем: несколько бутылей с одинаковыми объемами исследуемой воды (500—1000 см3) хлорируются параллельно восходящими концентрациями газообразного хлора и хлорной извести (0,25—0,5— 1—2 мг и т. д.). Через промежутки Чг—1—2—3 часа из каждой пробы отбирают по 100—200 см3 воды и иодометрическим путем при подкислении серной кислотой 1 : 3 определяют остаточный хлор.
Большая разница в величинах остаточного хлора в пробах с газообразным хлором и хлорной известью является показателем присутствия органических азотистых соединений. Преимущества предлагаемого метода заключаются и в полной идентичности проб воды, вследствие чего совершенно исключено влияние каких-либо факторов, кроме характера хлорного препарата.
Взамен описанного длительного хлорирования на холоду можно упростить методику путем исследования только двух одинаковых проб воды, хлорированных газообразным хлором и хлорной известью. Пробы нагревают до кипения, охлаждают и по указанной методике определяют остаточный хлор. При отсутствии органических азотистых соединений остаточного хлора больше в пробах с хлорной известью, при наличии же этих соединений отношения будут обратными. Несомненно, что предлагаемая методика далека от совершенства хотя бы потому, что она дает только качественную характеристику. Безусловно необходимо дальнейшее изучение вопроса с целью, во-первых, упрощения, повышения точности и чувствительности метода, в частности, устранения влияния минерального аммиака, во-вторых, количественного определения органических азотистых соединений, что, естественно, повысит ценность метода.
•; Выводы
.' ■ ■■! < ' '
1. Бактерицидный эффект хлора существенно зависит от рН воды: чем ниже рН, тем эффективнее действие хлора, так как больше сохраняется активной хлорноватистой кислоты.
2. Газообразный хлор снижает рН зоды, а хлорная известь, наоборот, повышает, а поэтому применение газообразного хлора предпочтительнее.
3. Органические азотистые соединения различно хлорируются: при обработке газообразным хлором образуется много устойчивого остаточного хлора, при обработке хлорной известью — мало и менее устойчивого. Углеводы, гиппуровая кислота и предельные жирные кислоты инактивны к хлору.
V V *
